聚羧酸保坍剂的制备及其性能研究

黄小文

（重庆建研科之杰新材料有限公司）

随着我国混凝土行业的发展以及环保力度的加强，天然砂资源越来越少，机制砂在混凝土中的应用越来越普遍[1]。为了满足混凝土对和易性的要求，机制砂的含粉量居高不下，同时受限于开采成本，机制砂中的含泥量也比较高，这种机制砂的使用将会造成混凝土工作性能损失较大[2-4]，另一方面混凝土在运输过程中存在温度较高、运距增加和堵车等特殊情形，这些都要求混凝土具有较好的保坍性能。

为了满足施工现场对混凝土工作性能的要求，降低混凝土经时损失，对聚羧酸保坍剂的保坍性能要求变得越来越高。因此，本实验采用酯类功能材料，在一定的条件下合成了具有较好保坍性能的保坍剂，降低了混凝土的经时损失。

1 原材料

1.1 合成用原材料

大单体：异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG），相对分子质量2400，工业级；双氧水：质量分数浓度27.5%，工业级；抗坏血酸（Vc）和巯基乙酸（TGA）均为分析纯；丙烯酸（AA）：含量99%，工业级；丙烯酸羟乙酯（HEA），纯度≥99%；丙烯酸羟丙酯（HPA），纯度≥98.5%，工业级；液碱：含量48%，工业级。

1.2 性能测试用原材料

水泥：冀东P·O42.5R，标准稠度用水量26.5%；粉煤灰：需水量比115%；细骨料：机制砂，连续级配，MB=2.7，Mx=2.8，含粉量10.8%；粗骨料：粒径5～10mm 的小碎石，粒径10～20mm 的大碎石；外加剂：用本试验合成的保坍剂/市售保坍剂与减水母液（50%含固量）、葡萄糖酸钠复配而成，减水母液和葡萄糖酸钠为重庆建研科之杰新材料有限公司生产；市售保坍剂：含固量39.75%，pH=5.2。

2 合成试验

首先将0.3g 抗坏血酸、0.6g 巯基乙酸与35g 水混合制成A 混合样，19.3g 丙烯酸、17.5g 丙烯酸羟乙酯、9.0g 丙烯酸羟丙酯与35g 水混合制成B 混合样。完成混合液制备后，将150g 大单体与135g 底水同时加入四口烧瓶中，待大单体完全溶解后将1.0g 双氧水一次加入四口烧瓶，10min 后同时滴加A 混合液和B 混合样，滴加时间控制在150min，滴加完成后保温60min，最后加入液碱和水，调节pH 为5.5，含固量为40%。整个反应在常温下进行，温度控制在20～45℃之间。

3 性能测试方法

3.1 净浆流动度测试

按照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试，水泥用量300g，用水量87g，保坍母液用量1.5g。

3.2 混凝土拌合物性能测试

试验用配合比按照JGJ 55《普通混凝土配合比设计规程》进行设计，设计的配合比应使混凝土具有良好的和易性，如表1 所示。混凝土拌合物性能测试按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的要求进行。

表1 混凝土配合比

4 结果与讨论

4.1 水泥净浆流动度试验

合成的保坍剂样品与某市售保坍剂在相同条件下进行水泥净浆流动度试验，数据如表2 所示。

表2 水泥净浆流动度数据

从表2 可以看出，在相同掺量下，本试验合成保坍剂的净浆流动度随时间延长持续增加，从0h 无流动性增加到3h 的229mm，并在4h 后依然保持净浆流动度的小幅增加，同时在1h 时的净浆流动度达到180mm，表现出较好的流动性，说明合成保坍剂具有较好的缓释效果；市售保坍剂的净浆流动度的增加幅度较小，即从初始无流动性增加到3h 的196mm，此后随着时间的推移净浆流动度不断减小，到4h 时降低到179mm，说明市售保坍剂的缓释性能明显差于合成保坍剂。从净浆流动度的对比可以看出，本试验合成保坍剂在4h 以内无明显的净浆流动度损失，可见其保坍性能较好。

4.2 混凝土性能试验

合成的保坍剂与某市售保坍剂在相同条件下进行混凝土性能试验，数据如表3 所示。

表3 混凝土性能试验数据

从表3 可以看出，在相同条件下，本试验合成保坍剂具有较好的保坍性能，其混凝土在3h 时扩展度为430mm，具有一定的流动性，而市售保坍剂在3h 时的扩展度仅330mm，基本失去流动性。对比混凝土流动性可知，合成保坍剂的坍落度从0h 的230mm 降低到3h 的200mm，3h 坍落度损失率13%，扩展度从0h 的590mm 降低到3h 的430mm，3h 扩展度损失率27%；市售保坍剂的坍落度从0h 的230mm 降低到3h 的180mm，3h 坍落度损失率22%，扩展度从0h 的590mm 降低到3h 的330mm，3h扩展度损失率44.1%。从混凝土的3h 坍落度及扩展度损失率来看，合成保坍剂明显低于市售保坍母液，说明其混凝土经时损失较小，保坍性能较好。

5 结论

⑴根据水泥净浆流动度试验，相比于市售保坍剂，合成保坍剂的净浆流动度在4h 内不断增加，缓释效果较好。

⑵根据混凝土性能试验，市售保坍剂的混凝土在3h 时基本失去流动性，本试验合成保坍剂的3h 扩展度为430mm，具有一定的流动性，说明合成保坍剂具有较好保坍性能。